来自苏黎世和苏黎世大学共同运营的生物医学工程研究所，通过前所未有的精确度，成功地成功地测量了强磁场的微小变化。在他们的实验中，科学家们在磁共振成像（MRI）扫描仪中磁液磁液，该装置用于医学成像。研究人员能够检测液滴内磁场强度的最微小的变化。这些变化高于实验中使用的MRI扫描仪的七个特斯拉场强度的十万亿倍。
“到目前为止，只能测量弱磁场中如此微小的变化，”苏黎世联邦理工学院和苏黎世大学生物成像教授Klaas Prüssmann说。弱磁场的一个例子是地球磁场，它的磁场强度只有几十微特斯拉。Prüssmann说，对于这种磁场，高灵敏度的测量方法已经能够检测到大约万亿分之一磁场强度的变化。“现在，我们有了一种类似的灵敏度方法，可以用于多特斯拉的强磁场，比如用于医学成像的磁场。”
新开发的传感器
科学家们将传感技术建立在核磁共振原理的基础上，这也是磁共振成像和生物学家用来阐明分子三维结构的光谱方法的基础。
然而，为了衡量变化，科学家必须建立一个新的高精度传感器，其中一部分是高度敏感的数字无线电接收器。“这让我们可以将背景噪声降低到测量期间极低的水平，”Simon Gross说。粗略在Prüssmann集团的博士论文中撰写了他的博士论文，是本文在杂志上发表的铅作者自然通讯．
消除天线干扰
在核磁共振的情况下，无线电波用于在磁场中激发原子核。这导致核使自己的弱无线电波发射，其使用无线电天线测量;它们的精确频率表示磁场的强度。
正如科学家们所强调的那样，要建造这样一个传感器，使无线电天线不会扭曲测量结果，这是一个挑战。科学家们不得不将它放置在液滴附近，但由于它是由铜制成的，它在强磁场中磁化，导致液滴内部的磁场发生变化。
因此，研究人员想出了一个诀窍:他们将液滴和天线放入特制的聚合物中;它的磁化率(磁化率)与铜天线完全匹配。这样，科学家们就能够消除天线对水样的不利影响。
广泛的应用预期
这种测量磁场微小变化的技术使科学家们现在可以研究这种变化的原因。他们希望他们的技术能在各个科学领域得到应用，其中一些在医学领域，尽管这些应用的大多数仍处于起步阶段。
“在MRI扫描仪中，身体组织中的分子接受最小的磁化 - 特别是血液中也存在的水分子”解释了博士生粗糙。“新传感器如此敏感，我们可以使用它来测量体内的机械过程;例如，心跳心脏的收缩。“
科学家们进行了一个实验，其中它们将其传感器定位在MRI扫描仪内的志愿者测试对象的胸前。它们能够检测磁场的周期性变化，其随着心跳脉冲。测量曲线是让心电图（ECG）的同意，但与后者衡量机械过程（心脏收缩）而不是导电。“我们正在与心脏病学家和信号处理专家合作分析和改进我们的磁力计测量技术，”普鲁斯曼说。“最终，我们希望我们的传感器能够提供有关心脏病的信息 - 并且如此非侵入性和实时的信息。”
开发更好的造影剂
这种新的测量技术也可以用于磁共振成像的新型造影剂的开发:在MRI中，图像的对比很大程度上是基于磁化核自旋恢复平衡状态的速度。专家称这个过程为放松。即使在低浓度下，造影剂也会影响核自旋的弛缓特性，并用于突出体内的某些结构。
在强磁场中，敏感性问题先前限制了科学家，以测量三个空间核旋转组件中的两种和它们的放松。他们必须依靠重要的第三个维度在放松的间接测量。首次，新的高精度测量技术允许直接测量强磁场中的所有三个核旋转维度。
直接测量所有三种核旋转组件也为未来的核磁共振（NMR）光谱的发展铺平了道路，用于生物和化学研究中的应用。
了下:快速原型
